基于星間定向觀測(cè)的導(dǎo)航星座長期自主定軌技術(shù)研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航星座自主導(dǎo)航對(duì)提高其生存能力和擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義,而自主定軌又是實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的核心技術(shù)之一。目前,導(dǎo)航星座自主定軌多采用星間距離觀測(cè)來實(shí)現(xiàn),但這種方法只能保證導(dǎo)航衛(wèi)星間相對(duì)位置的準(zhǔn)確性,無法克服星座相對(duì)于慣性參考系的整體旋轉(zhuǎn)和漂移,定軌精度會(huì)隨時(shí)間增長而下降。
　　 為解決這一問題,有學(xué)者提出引入星間定向觀測(cè),即采用星敏感器對(duì)星座中的其它衛(wèi)星及背景恒星進(jìn)行照相觀測(cè),利用恒星提供的空間絕對(duì)位置信息來測(cè)定和消除星座的

2、整體旋轉(zhuǎn)和漂移對(duì)自主定軌的影響。本文在此基礎(chǔ)上,對(duì)如何利用星間定向觀測(cè)信息實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航星座長期高精度自主定軌做了進(jìn)一步的研究。
　　 在建立起星間定向觀測(cè)模型的基礎(chǔ)上,通過對(duì)精密定軌的條件方程中系數(shù)矩陣的分析,證明了僅利用星間定向觀測(cè)的衛(wèi)星自主定軌不存在數(shù)學(xué)虧秩問題,因而可以定軌。進(jìn)一步的研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),僅利用星間定向觀測(cè)能保證自主定軌的長期穩(wěn)定性,但受星敏感器觀測(cè)精度的限制,定軌精度并不高。而僅利用星間距離觀測(cè)短期自主定軌精度很高,

3、但長期會(huì)出現(xiàn)發(fā)散。因此,本文設(shè)計(jì)的導(dǎo)航星座自主定軌算法方案綜合利用了星間距離觀測(cè)和星間定向觀測(cè),從而達(dá)到使兩種觀測(cè)手段取長補(bǔ)短的效果。
　　 考慮到導(dǎo)航衛(wèi)星多是小偏心率近圓軌道的特點(diǎn),為了節(jié)約星載計(jì)算機(jī)的資源,滿足自主定軌的實(shí)時(shí)性,本文設(shè)計(jì)的算法方案在利用EKF濾波器融合衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)信息及星間測(cè)距和測(cè)向信息進(jìn)行自主定軌時(shí),選用了第一類無奇點(diǎn)根數(shù)作為狀態(tài)變量,這與選用位置和速度矢量相比,可以加大軌道積分步長,同時(shí)可采用分析法來計(jì)算狀